穩壓電源(stabilized voltage supply)是能為負載供應穩定的溝通電或直流電的電子裝置，包含溝通穩壓電源和直流穩壓電源兩大類(lèi)。當電網(wǎng)電壓或負載出現瞬間動(dòng)搖時(shí)，穩壓電源會(huì )以10-30ms的響應速度對電壓幅值進(jìn)行補償，使其穩定在±2%以?xún)取?/span>
知道了什么是穩壓電源，接下來(lái)了解一下什么是線(xiàn)性穩壓電源和開(kāi)關(guān)電源，線(xiàn)性穩壓電源和開(kāi)關(guān)電源有什么區別呢？
線(xiàn)性穩壓電源和開(kāi)關(guān)穩壓電源對比分析
依據調整管的作業(yè)情況，咱們常把穩壓電源分紅兩類(lèi)：線(xiàn)性穩壓電源和開(kāi)關(guān)穩壓電源。線(xiàn)性穩壓電源，是指調整管作業(yè)在線(xiàn)性情況下的穩壓電源。而在開(kāi)關(guān)電源中則不相同，開(kāi)關(guān)管(在開(kāi)關(guān)電源中，咱們一般把調整管叫做開(kāi)關(guān)管)是作業(yè)在開(kāi)、關(guān)兩種情況下的：開(kāi)、電阻很??；關(guān)、電阻很大。
開(kāi)關(guān)電源是一種比較新型的電源。它具有功率高，重量輕，可升、降壓，輸出功率大等利益。但是由于電路作業(yè)在開(kāi)關(guān)情況，所以噪聲比較大。通過(guò)下圖，我們來(lái)簡(jiǎn)略的說(shuō)說(shuō)降壓型開(kāi)關(guān)電源的作業(yè)原理。如圖所示，電路由開(kāi)關(guān)K(實(shí)踐電路中為三極管或許場(chǎng)效應管)，續流二極管D，儲能電感L，濾波電容C等構成。當開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，電源通過(guò)開(kāi)關(guān)K、電感L給負載供電，并將部分電能儲存在電感L以及電容C中。由于電感L的自感，在開(kāi)關(guān)接通后，電流增大得比較緩慢，即輸出不能馬上達到電源電壓值。必定時(shí)間后，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，由于電感L的自感作用(能夠比較形象的認為電感中的電流有慣性作用)，將堅持電路中的電流不變，即從左往右繼續流。這電流流過(guò)負載，從地線(xiàn)回來(lái)，流到續流二極管D的正極，通過(guò)二極管D，回來(lái)電感L的左端，從而形成了一個(gè)回路。通過(guò)控制開(kāi)關(guān)閉合跟斷開(kāi)的時(shí)間(即PWM——脈沖寬度調制)，就能夠控制輸出電壓。假設通過(guò)檢測輸出電壓來(lái)控制開(kāi)、關(guān)的時(shí)間，以堅持輸出電壓不變，這就完成了穩壓的目的。在開(kāi)關(guān)閉合期間，電感存儲能量；在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)期間，電感開(kāi)釋能量，所以電感L叫做儲能電感。二極管D在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)期間，擔任給電感L供給電流通路，所以二極管D叫做續流二極管。
在實(shí)踐的開(kāi)關(guān)電源中，開(kāi)關(guān)K由三極管或場(chǎng)效應管代替。當開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，電流很??；當開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，電壓很小，所以發(fā)熱功率U&TImes；I就會(huì )很小。這就是開(kāi)關(guān)電源功率高的原因。
看過(guò)完兩個(gè)關(guān)于電源的FAQ后，我們可能對電源的功率核算還不了解。在后面的FAQ中，我們將專(zhuān)門(mén)給我們介紹。
常見(jiàn)的用于開(kāi)關(guān)電源的芯片有：TL494，LM2575，LM2673，34063，51414等等。
依據調整管的作業(yè)情況，我們常把穩壓電源分紅兩類(lèi)：線(xiàn)性穩壓電源和開(kāi)關(guān)穩壓電源。此外，還有一種運用穩壓管的小電源。
這兒說(shuō)的線(xiàn)性穩壓電源，是指調整管作業(yè)在線(xiàn)性情況下的直流穩壓電源。調整管作業(yè)在線(xiàn)性情況下，可這么來(lái)了解：RW(見(jiàn)下面的分析)是連續可變的，亦就是線(xiàn)性的。而在開(kāi)關(guān)電源中則不相同，開(kāi)關(guān)管(在開(kāi)關(guān)電源中，我們一般把調整管叫做開(kāi)關(guān)管)是作業(yè)在開(kāi)、關(guān)兩種情況下的：開(kāi)——電阻很??；關(guān)——電阻很大。作業(yè)在開(kāi)關(guān)情況下的管子明顯不是線(xiàn)性情況。
線(xiàn)性穩壓電源是比較早運用的一類(lèi)直流穩壓電源。線(xiàn)性穩壓直流電源的特點(diǎn)是：輸出電壓比輸入電壓低；反響速度快，輸出紋波較??；作業(yè)產(chǎn)生的噪聲低；功率較低(現在經(jīng)?？吹?/span>LDO就是為了處理功率問(wèn)題而出現的)；發(fā)熱量大(尤其是大功率電源)，間接地給系統添加熱噪聲。作業(yè)原理：我們先用下圖來(lái)說(shuō)明線(xiàn)性穩壓電源調度電壓的原理。如下圖所示，可變電阻RW跟負載電阻RL組成一個(gè)分壓電路，輸出電壓為：Uo=Ui&TImes；RL/(RW+RL)，因而通過(guò)調度RW的大小，即可改變輸出電壓的大小。請留心，在這個(gè)式子里，假設我們只看可調電阻RW的值變化，Uo的輸出并不是線(xiàn)性的，但假設把RW和RL一起看，則是線(xiàn)性的。還要留心，我們這個(gè)圖并沒(méi)有將RW的引出端畫(huà)成連到左面，而畫(huà)在右邊。雖然這從公式上看并沒(méi)有什么區別，但畫(huà)在右邊，卻正好反映了“采樣”和“反響”的概念----實(shí)踐中的電源，絕大部分都是作業(yè)在采樣和反響的模式下的，運用前饋辦法很少，或就是用了，也僅僅輔佐辦法罷了。
讓我們繼續：假設我們用一個(gè)三極管或許場(chǎng)效應管，來(lái)代替圖中的可變阻器，并通過(guò)檢測輸出電壓的大小，來(lái)控制這個(gè)“變阻器”阻值的大小，使輸出電壓堅持安穩，這樣我們就完成了穩壓的目的。這個(gè)三極管或許場(chǎng)效應管是用來(lái)調整電壓輸出大小的，所以叫做調整管。
像圖1所示的那樣，由于調整管串聯(lián)在電源跟負載之間，所以叫做串聯(lián)型穩壓電源。相應的，還有并聯(lián)型穩壓電源，就是將調整管跟負載并聯(lián)來(lái)調度輸出電壓，典型的基準穩壓器TL431就是一種并聯(lián)型穩壓器。所謂并聯(lián)的意思，就是象圖2中的穩壓管那樣，通過(guò)分流來(lái)保證衰減放大管射極電壓的“安穩”，或許這個(gè)圖并不能讓你一會(huì )兒看出它是“并聯(lián)”的，但仔細一看，的確如此。不過(guò)，我們在此還要留心一下：此處的穩壓管，是利用它的非線(xiàn)性區作業(yè)的，因而，假設認為它是一個(gè)電源，它也是一個(gè)非線(xiàn)性電源。為了便于我們了解，回頭我們找一個(gè)理適宜的圖來(lái)看，直到能夠簡(jiǎn)明地看懂停止。
由于調整管相當于一個(gè)電阻，電流流過(guò)電阻時(shí)會(huì )發(fā)熱，所以作業(yè)在線(xiàn)性情況下的調整管，一般會(huì )產(chǎn)生很多的熱，導致功率不高。這是線(xiàn)性穩壓電源的一個(gè)最主要的一個(gè)缺陷。想要更具體的了解線(xiàn)性穩壓電源，請參看模仿電子線(xiàn)路教科書(shū)。這兒我們主要是幫忙我們理清這些概念以及它們之間的關(guān)系。
圖1
一般來(lái)說(shuō)，線(xiàn)性穩壓電源由調整管、參考電壓、取樣電路、差錯擴大電路等幾個(gè)基本部分組成。另外還或許包含一些例如維護電路，發(fā)動(dòng)電路等部分。下圖是一個(gè)比較簡(jiǎn)單的線(xiàn)性穩壓電源原理圖(示意圖，省略了濾波電容等元件)，取樣電阻經(jīng)過(guò)取樣輸出電壓，并與參考電壓比較，比較成果由差錯擴大電路擴大后，控制調整管的導通程度，使輸出電壓保持穩定。
圖2
常用的線(xiàn)性串聯(lián)型穩壓電源芯片有：78XX系列(正電壓型)，79XX系列(負電壓型)(實(shí)際產(chǎn)品中，XX用數字表明，XX是多少，輸出電壓便是多少。例如7805，輸出電壓為5V)；LM317(可調正電壓型)，LM337(可調負電壓型)；1117(低壓差型，有多種類(lèi)型，用尾數表明電壓值。如1117-3.3為3.3V，1117-ADJ為可調型)。
1、DC-DC包含boost(升壓)、buck(降壓)、Boost/buck(升/降壓)和反相結構，具有高效率、高輸出電流、低靜態(tài)電流等特點(diǎn)，隨著(zhù)集成度的提高，許多新型DC-DC轉換器的外圍電路僅需電感和濾波電容；但該類(lèi)電源控制器的輸出紋波和開(kāi)關(guān)噪聲較大、本錢(qián)相對較高。
2、LDO：低壓差線(xiàn)性穩壓器的杰出長(cháng)處是具有最低的本錢(qián)，最低的噪聲和最低的靜態(tài)電流。它的外圍器材也很少，通常只有一兩個(gè)旁路電容。新型LDO可到達以下指標：30μV輸出噪聲、60dBPSRR、6μA靜態(tài)電流及100mV的壓差。LDO線(xiàn)性穩壓器可以完成這些特性的主要原因在于內部調整管采用了P溝道場(chǎng)效應管，而不是通常線(xiàn)性穩壓器中的PNP晶體管。
P溝道的場(chǎng)效應管不需要基極電流驅動(dòng)，所以大大降低了器材本身的電源電流；另一方面，在采用PNP管的結構中，為了避免PNP晶體管進(jìn)入飽和狀態(tài)降低輸出能力，有必要保證較大的輸入輸出壓差；而P溝道場(chǎng)效應管的壓差大致等于輸出電流與其導通電阻的乘積，極小的導通電阻使其壓差非常低。當體系中輸入電壓和輸出電壓挨近時(shí)，LDO是最好的挑選，可到達很高的效率。所以在將鋰離子電池電壓轉換為3V電壓的應用中大多選用LDO，盡管電池最后放電能量的百分之十沒(méi)有使用，但是LDO仍然可以在低噪聲結構中供給較長(cháng)的電池壽數。
線(xiàn)性穩壓電源和開(kāi)關(guān)電源的區別
開(kāi)關(guān)穩壓電源是通過(guò)把直流變成高頻脈沖，然后再進(jìn)行電磁改換完成電壓改換和穩壓。線(xiàn)性穩壓電源是直接串聯(lián)一個(gè)可控的調整元件對輸入直流電壓進(jìn)行分壓，完成電壓改換和穩壓，本質(zhì)上相當于串聯(lián)一個(gè)可變電阻。
開(kāi)關(guān)穩壓電源效率高，并且可升壓也可降壓。線(xiàn)性穩壓電源只能降壓，并且效率低。開(kāi)關(guān)穩壓電源會(huì )產(chǎn)生高頻攪擾，線(xiàn)性穩壓電源則無(wú)攪擾。各有優(yōu)缺點(diǎn)。
